流密码生成方法

摘要

本发明涉及数字安全认证技术，提供一种适合实际高速数字内容安全传输应用的流密码生成方法，包括生成步骤、混淆步骤、输出步骤，混淆步骤采用2个4进4出的S盒子进行，混淆步骤具体为：a、将混淆步骤的输入结果与反馈回的变换R进行线性压缩，得到变换结果RA；b、对变换结果RA进行非可逆线性变换，得到变换结果I；c、将变换结果I以4bit为一组输入S盒子，对于输入的4bit数组以2bit对应S盒子行，另2bit对应S盒子列，查找输入数组对应的4bit输出，得到变换结果R，并反馈回步骤a；d、将变换结果R通过两次查表运算，得到变换结果S，将变换结果S作为输出步骤的输入。本发明具有良好随机性，适合硬件实现。

主权项

1.流密码生成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)生成步骤：生成256比特的初始化向量IV，选择其中128比特作为三个线性反馈移位寄存器LFSRα、LFSRβ、LFSRγ的初始化密钥输入，其余128比特的初始化向量IV分为16段IV0、…、IV15，分6次输入到三个变换L、K、N中：第k次输入，k＝0，1，2，3，4，5：IV_3k+2输入到变换L中；IV_3k+1输入到变换K中；IV_3k输入到变换N中；初始化向量IV输入完成后，三个线性反馈移位寄存器LFSRα、LFSRβ、LFSRγ进行34步的封闭循环，封闭循环后三个线性移位寄存器LFSRα、LFSRβ、LFSRγ共输出130比特的变换结果V，将变换结果V作为选择步骤的输入结果；其中，三个线性反馈移位寄存器LFSRα、LFSRβ、LFSRγ对应的生成多项式如下：LFSRα：f(x)＝x⁸+x⁶+x⁵+x+1LFSRβ：f(x)＝x³⁵+x³⁴+x³¹+x²⁴+x²²+x²¹+x²⁰+x¹⁹+x¹⁶+x¹⁵+x¹³+x¹²+x¹¹+x⁸+x⁵+x⁴+x³+x²+1LFSRγ：f(x)＝x³¹+x³⁰+x²⁷+x²⁶+x²⁴+x²¹+x¹⁵+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁹+x⁸+x⁷+x²+1其中，LFSRα以字节为单位构成，一共有64比特，LFSRβ和LFSRγ以比特为单位构成，LFSRβ共有35比特，LFSRγ共有31比特；线性反馈移位寄存器LFSRα对应变换L，LFSRβ对应变换K，LFSRγ对应变换N；线性反馈移位寄存器LFSRα在每次脉冲时为变换L的左端贡献8比特输入， 同时右移8比特，LFSRα的左端输入由变换L提供，变换L的输出为：初始化内部状态时：k＝0，...，5初始化阶段的封闭运行时：其它阶段：l＞＞＞3其中，T0、T1、T2是密钥流输出变换T的32比特输出中的低24比特，IV是初始化向量，l为线性反馈移位寄存器LFSRα在每次脉冲时为变换L的左端贡献的8比特输入；线性反馈移位寄存器LFSRβ在每次脉冲时为左端贡献1比特输入，同时右移1比特；在此之后，LFSRβ左端的8比特由变换K更新为：初始化内部状态时：k＝0，...，5其它阶段：β₃₄β₃₃β₃₂β₃₁β₃₀β₂₉β₂₈β₂₇其中，β_i代表LFSRβ中的第i比特；线性反馈移位寄存器LFSRγ在每次脉冲时为左端贡献1比特输入，同时右移1比特；在此之后，LFSRγ左端的8比特由变换N更新为：初始化内部状态时：k＝0，...，5其它阶段：γ₃₀γ₂₉γ₂₈γ₂₇γ₂₆γ₂₅γ₂₄γ₂₃其中，γ_i代表LFSRγ中的第i比特；(2)选择步骤：采用列表D、E、F的方式，从LFSRα、LFSRβ、LFSRγ中分别抽取32比特、24比特、16比特的数据并输出作为混淆步骤的输入结果；列表F输出的16比特还作为输出步骤的输入；列表D从LFSRα中抽取的4字节记为D3D2D1D0：列表E从LFSRβ中抽取的24比特记为E5E4E3E2E1E0：列表F从LFSRγ中抽取的16比特记为F1F0：(3)混淆步骤：包括变换R和变换Sa)变换R将选择步骤的输入结果与反馈回的上一轮变换R的输出结果进行线性压缩，得到共24比特的结果，字节格式记为RA2，RA1，RA0，并统称为变换结果RA；如无反馈回的变换R输出结果，则默认反馈回的变换R输出结果为0；对变换结果RA进行非可逆线性变换，将RA分成两组，每组12比特，分别输入两个变换矩阵I0、I1，经过两个变换矩阵输出变换结果R1、R2；同时RA2分为高4比特与低4比特后，输入2个四进四出的S盒子，将S盒子的输出赋值于变换结果R0，对于输入的4比特数组，从左到右的顺序，前2比特对应S盒子的行，后2比特对应S盒子的列，查找输入数组对应的4比特输出；所述两个四进四出的S盒子分别为S1盒子、S2盒子；S1盒子如下：   0x5   0x3   0xb   0xe   0x9   0xa   0x0   0xd   0x6   0x8   0x1   0x4   0xc   0x7   0xf   0x2 S2盒子如下：  0x0   0xd   0xf   0xa   0x9   0x7   0x4   0x1   0xc   0xb   0x6   0x5   0x3   0xe   0x8   0x2 变换结果R2、R1、R0组成24比特的变换R输出结果，将变换R输出结果作为下一轮混淆步骤的输入以及输出步骤的输入；b)变换S将列表E输出的24比特通过两次查表运算，得到16比特的变换结果S，将变换结果S作为输出步骤的输入；(4)输出步骤：将列表F输出的16比特、变换R输出结果与变换结果S进行变换后得到系统输出的32比特密钥流输出变换T，将密钥流输出变换T中低24比特反馈回下一轮的生成步骤作为变换L的一部分输入。